Дисплеи на основе органических светодиодов (сокращенно OLED) уже получили широкое применение: они встраиваются в смартфоны, планшеты, электронные книги, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, умные часы, фитнес-браслеты, а также используются для создания приборов ночного видения. Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) синтезировали новые гетероциклические молекулы для органических материалов. За счет своей способности преобразовывать электричество в свет они могут применяться в изготовлении органических светодиодов для дисплеев смартфонов, фотоаппаратов, умных часов и бортовых компьютеров автомобилей.
«Гетероциклические молекулы являются π-сопряженными органическими молекулами, которые сейчас привлекают большое внимание ученых благодаря их способности оптимизировать многие физические свойства, такие как светопоглощение, светоизлучение, подвижность носителей заряда, проводимость и другие», — пояснил Тимофей Чмовж, соавтор исследования, старший научный сотрудник научно-образовательного центра (НОЦ) «Нанотехнологии».
Научные сотрудники НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ синтезировали новые отдельные гетероциклические молекулы и описали их реакции С-Н активации, которые необходимы для получения различных органических полупроводниковых материалов и биологически активных соединений. Соединения, состоящие из гетероциклических фрагментов, обладают уникальными свойствами сверхпроводимости, люминесценции, жидкокристалличности в материалах.
Ученые нашли оптимальную комбинацию взаимодействия акцепторного блока с донорными фрагментами. По словам исследователей, новая комбинация обеспечит высокоэффективность органических материалов, излучающих свет при прохождении через них электрического тока. Подбор донорных и акцепторных фрагментов проводился путем квантово-химических расчетов.
Для синтеза акцепторов использовались дешевые реагенты, такие как пара-фенилендиамин и тиоцианат аммония. Для получения конечных красителей применялись реакции С-Н активации в присутствии палладиевых катализаторов. Вещества помещались в колбу, и реакционная смесь кипятилась в атмосфере аргона в течение суток.
«Мы показали, что использование в качестве окислителя оксида серебра позволяет получать соединения с тиофеновыми заместителями различного строения. Полученные вещества можно рассматривать в качестве полезных компонентов для органических светодиодов OLED», — рассказал Тимофей Чмовж.
Научный проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» — одной из мер государственной поддержки университетов нацпроекта «Наука и университеты».